Additiv vs. Subtraktiv - aus: Wie erlernt man am effektivsten die Prinzipien der Klang-Synthese?

[smallie]

Wenn ich das so (FM zählt als additiv) so in der Schule gesag bekommen hätte und anschließend im Internet mal recherchiere, dann wäre ich verwirrt. Und dann frage ich Onekel Helmut, der erzählt mir auch was anderes. Und ich habe dann das Gefühl: Typisch Lehrer!

Spoiler: OT: Biologieunterricht und die Nährstoffe

Erinnert mich an ein Erlebnis aus der 6. Klasse, Biologie.

Frage: Nehmen Pflanzen Nährstoffe aus dem Boden auf.
Tochter antwortet: Ja.
Lehrerin sagt: Falsch.

Hab' der Lehrerin einige Zitate geschickt. Aus dem Spektrum der Wissenschaft, über Phosphor als Nährstoff, vom Umweltbundesministerium über Eutrophierung, also Nähstoffeintrag in Gewässer und von Darwin, der meinte, fleischfressende Pflanzen haben sich auf nährstoffarmen Böden entwickelt.

Hat sie aber nicht überzeugt. Ihr Argument war: "Erde kann man nicht essen, da sind keine Nährstoffe drin."

Ist nur meine persönliche Meinung. Ohne wissenschafltichen Anspruch und ohne anspruchsvolle WIssenschaft.

Wenn man Begriff anders nutzt, als der Rest der Welt, sorgt das nur für Verwirrung, man muß dann dazu sagen: "Wundert euch nicht, wenn ihr das in Publikationen anders lest." Dieser Aufwand rentiert nur, wenn die neue Terminologie Vorteile bringt - die ich hier nicht sehe. Im Gegenteil, jetzt braucht man ein neues Wort für das, was mal die Additive Synthese war. Damit verliert man leicht den Blick auf's Wesentliche, hier die verschiedenen Syntheseformen.

 

[Horn]

@serge, ich bin in der Fachliteratur nicht so firm wie Du. Und ich sehe ein, dass ich mit dem Begriff "additive Synthese" zukünftig vorsichtiger umgehen muss.

Es bleibt das Problem, dass die Begriffe "East Coast" und "West Coast" für die Beschreibung der frühen Synthesizer aus meiner Sicht unbefriedigend sind und gedanklich auch nicht weiterhelfen. (Zudem sind sie USA-zentriert, obwohl es lange vorher in Europa schon jeweils vergleichbare Ansätze gab.)

Selbst wenn man den FM-Aspekt ganz weg lässt und nur den Waveshaper betrachtet, so macht der in der Praxis das genaue Gegenteil eines LP-Filters. Das muss ich verstehen, wenn ich Klänge erzeuge. In dem einen Fall gehe ich von oberton-armen Schwingungsformen aus, die ich mit Obertönen anreichere, in dem anderen Fall nehme ich obertonreiche Schwingungsformen und nehme Obertöne weg. Ersteres ist in der Praxis spiegelbildlich zu Zweiterem. Ich gehe ganz genau umgekehrt vor. Zweiteres nennt man "subtraktiv", wie sollte man nun Ersteres nennen? Du sagst "additiv" sei falsch und schlägst "multiplikativ" vor. Ehrlich gesagt fehlt mir das mathematische Verständnis, um zu beurteilen, ob das richtiger ist, denn "subtraktive" Synthese ist doch auch nicht linear, oder? Ist dann der Begriff "subtraktiv" immer schon falsch gewesen?

Ich kriege das logisch nicht anders aufgedröselt als schon am Anfang erfolgt. Möglicherweise ist der allgemeine Sprachgebrauch in der Fachliteratur einfach nicht ganz systematisch. Das kommt bei Sprache ja öfter vor. Dennoch sollte man sich natürlich daran halten, um Missverständnissen vorzubeugen.

 

[Makabäer]

da würde ich auch schon wieder die stirn runzeln wollen.

Warum? Da steht "Phase distortion synthesis, implemented in Casio CZ synthesizers, is similar to FM synthesis". Übersetzt: "Phase-Distortion-Sysnthese, implementiert in Casio-CZ-Synthesizern, ist der FM-Synthese ähnlich". Passt doch.

 

[Turing]

Semi-OT: Aus akademischer Sicht ist additive Synthese natürlich wichtig - in der Praxis dürfte sie (abseits von Orgelsounds u.ä.) vermutlich mit die am wenigsten relevante Syntheseform sein. Was eigentlixh schade ist, aber eine intuitiv bzw. ergonomisch bedienbare UI für additiv ist halt immer noch eine Herausforderung.

Ich bin mir sicher, dass viele scheinbare Wavetable-Oscillatoren heutzutage in Wirklichkeit verkappte additive/spektrale/harmonische Oszillatoren sind.
Nur eben mit einer vertrauten UI, weil User sich verständlicherweise nicht mit jedem einzelnen Partial herumschlagen möchten und Sounds lieber in Form von Wavetables einspeisen.
Wenn z.B. ein Hersteller damit wirbt, dass die Oszillatoren eines Softsynths / digitalen Synthesizers bei der Nyquist-Frequenz scharf abschneiden, oder wenn odd und even partials gesondert herausgeführt werden, oder wenn man die Partials inharmonisch verstimmen kann, dann ist es relativ sicher, dass im Inneren eine Fourier-Synthese (in einer der genannten Spielarten) stattfindet.

 

[Makabäer]

Ich bin mir sicher, dass viele scheinbare Wavetable-Oscillatoren heutzutage in Wirklichkeit verkappte additive/spektrale/harmonische Oszillatoren sind.
Nur eben mit einer vertrauten UI, weil User sich verständlicherweise nicht mit jedem einzelnen Partial herumschlagen möchten und Sounds lieber in Form von Wavetables einspeisen.
Wenn z.B. ein Hersteller damit wirbt, dass die Oszillatoren eines Softsynths / digitalen Synthesizers bei der Nyquist-Frequenz scharf abschneiden, oder wenn odd und even partials gesondert herausgeführt werden, oder wenn man die Partials inharmonisch verstimmen kann, dann ist es relativ sicher, dass im Inneren eine Fourier-Synthese (in einer der genannten Spielarten) stattfindet.

Dir scheint nicht bewusst zu sein, dass Wavetables Samples sind. Da findet keine großartige Mathematik im Oszillator statt.

 

[smallie]

Dir scheint nicht bewusst zu sein, dass Wavetables Samples sind. Da findet keine großartige Mathematik im Oszillator statt.

Ich denke, Turing meinte das so: Die Mathematik steckt nicht in den Oszillatoren (von Morphing, etc. abgesehen), sondern in der Berechnung der Samples.

 

[einseinsnull]

Hat sie aber nicht überzeugt. Ihr Argument war: "Erde kann man nicht essen, da sind keine Nährstoffe drin."

deswegen wachsen lehrer auch nicht im wald sondern im klassenzimmer.

 

[einseinsnull]

Warum? Da steht "Phase distortion synthesis, implemented in Casio CZ synthesizers, is similar to FM synthesis". Übersetzt: "Phase-Distortion-Sysnthese, implementiert in Casio-CZ-Synthesizern, ist der FM-Synthese ähnlich". Passt doch.

wenn das ähnlich sein soll, dann ist alles irgendwie ähnlich zueinander. so würde ich das dann auch bejahen.

beim von dort verlinkten wikipedia-artikel steht übrigens etwas ganz anderes (was richtig ist, nämlich dass das verfahren als solches eine ähnlichkeit mit yamahas phasenmodulation bei deren FM hat. nur das die sache mit der phasenmodulation dort nicht das klanggebende element ist und es noch 5 anderen möglichkeiten gibt wie man eine FM umsetzt. vibrato, portamento oder pitch hüllkurven werden in den meisten synths auch durch eine modulation des phasenakkumulators hergestellt. ohne dass das verfahren an sich dadurch zu einer syntheseform wird.)

 

[Turing]

Dir scheint nicht bewusst zu sein, dass Wavetables Samples sind. Da findet keine großartige Mathematik im Oszillator statt.

Was ich meine ist, dass diese Softsynths (wie Vital) offenbar eine FFT jedes Wavetable-Frames berechnen (einmal beim Einlesen der Wavetable) und davon ausgehend dann eine additive/spektrale/harmonische Synthese durchführen.
Sie lassen das den Benutzer nur nicht sehen.
Aber nur auf diesem Wege können die Features dieser Softsynths (wie die oben genannten und bei Vital noch Spectrum Warp) überhaupt erreicht werden.
D.h. sie präsentieren sich als Wavetable Player, in Wirklichkeit sind sie aber keine, sondern nutzen unter der Haube Fourier-Synthese.

 

[einseinsnull]

ob das richtiger ist, denn "subtraktive" Synthese ist doch auch nicht linear, oder?

richtig, additiv und substraktiv haben mit arithmetik nix zu tun, da warst du mit deinem wegnehmen/dazutun schon dichter dran wie er.

für frequenzfilter z.b. braucht immer alle grundrechenarten und nicht nur eine.


allerdings solltest du in betracht ziehen, dass es nicht nur "additiv" und "substraktiv" gibt sondern eben auch noch ganz andere dinge, die weder hauptsächlich auf dem dazutun noch hauptsächlich auf dem was-wegnehmen basieren.

mit vielen FM synths kann man problemlos mehrere generatoren layern, ohne dass irgendwo FM stattfindet. außerdem haben einige frequenzfilter zusätzlich und andere nicht. sinnlos also der versuch, es in eine von zwei schubladen stecken zu wollen - oder in eine dritte.

auf was es bei "FM" ankommt ist, dass eine frequenz moduliert wird um klang zu formen. wie man das macht ist relativ egal. eine sampling CD mit lately bässen ist auch FM.

 

[Omega Minus]

da würde ich auch schon wieder die stirn runzeln wollen.

(psst, vorsicht: auch wikipedia wird von lehrern geschrieben)

Wieso!? Das Wort 'similar' finde ich angebracht, insbesondere nach einem geneigten Blick auf

Phase distortion synthesis - Wikipedia

en.wikipedia.org

Grüße
Omega Minus

 

[einseinsnull]

Wieso!? Das Wort 'similar' finde ich angebracht, insbesondere nach einem geneigten Blick auf

wie gesagt, dann sind beide auch "similar" zu einem verzerrer oder einem sampler, die machen auch alle irgendwas mit der phase.

dass der aussage des artikels von der in der überschrift, die dazu verlinkt, inhaltlich abweicht, scheint euch nicht zu überzeugen, dass die aussage fragwürdig ist?

es ist wirklich etwas fundamental anderes ob ich einen cosinus solange verzerre bis er zum sägezahn wird oder ob ich die frequenz eines cosinus durch einen anderen kontinuierlich verändere und zu diesem zwecke zufälligweise die phase verzerre - was ja nur eine von vielen methoden ist um FM zu machen wähnrend das ja bei anderen implementation überhaupt nicht stattfindet.

vor allem sind ja auch anwendungsgebiet und klang wirklich vollkommen unterschiedlich.

 

[Scenturio]

Was ich meine ist, dass diese Softsynths (wie Vital) offenbar eine FFT jedes Wavetable-Frames berechnen (einmal beim Einlesen der Wavetable) und davon ausgehend dann eine additive/spektrale/harmonische Synthese durchführen.
Sie lassen das den Benutzer nur nicht sehen.

Bei Softsynths will ich das nicht abstreiten. Auch die Novation Software zum Erzeugen eigener Wavetables für den Summit arbeitet wohl so (da lassen sich Single Cycle Wellenformen frei einzeichnen, und anschließend kannst du die Intensität der Harmonischen getrennt einstellen - und umgekehrt). Bei den meisten klassischen Wavetablesynths (idr. Hardware) werden die Wellenformen wohl eher ählich wie ein Sample abgespielt (aber wie das im Detail gemacht wird, bin ich überfragt).

Dass bei der ursprünglichen Erzeugung von Wavetables oft additive Spektren verwendet wurden, steht außer Frage. Ich nehme aber an, da hat man alles mögliche verwurstet, auch Samplematerial.

 

[Horn]

Es könnte also sein, dass in Wirklichkeit in der Praxis oft Mischformen unterschiedlicher Synthese-Prinzipien vorliegen.

allerdings solltest du in betracht ziehen, dass es nicht nur "additiv" und "substraktiv" gibt sondern eben auch noch ganz andere dinge, die weder hauptsächlich auf dem dazutun noch hauptsächlich auf dem was-wegnehmen basieren.

Als Didaktiker neigt man dazu, Dinge vereinfachen zu wollen, um sie möglichst einfach erklär- und erfahrbar zu machen. Dabei muss man natürlich immer aufpassen, dass man nicht in falsche Begrifflichkeiten gerät - und anscheinend ist mir das hier unterlaufen.

richtig, additiv und substraktiv haben mit arithmetik nix zu tun, da warst du mit deinem wegnehmen/dazutun schon dichter dran wie er.

Ich habe eine Idee: Ich nenne es in Zukunft "Hinwegnehmen-Synthese" und "Dazutun-Synthese" - klingt für meine Ohren jedenfalls besser als "East-Coast" und "West-Coast" ...

 

[Tom Noise]

Wenn ich eine Wellenform moduliere und Obertöne hinzufüge, diese dann durch ein moduliertes Filter sende, das Obertöne wieder wegnimmt: ist das dann addtraktive Synthese?

Ich bin verwirrt.

Na aber ernsthaft: West Coast/East Coast finde ich noch kryptischer um Klangsynthese zu beschreiben. Zudem verwechsle ich das gelegentlich auch.

 

[Omega Minus]

dass der aussage des artikels

Auf welchen beziehst Du Dich?

Grüße
Omega Minus

 

[Summa]

da würde ich auch schon wieder die stirn runzeln wollen.

(psst, vorsicht: auch wikipedia wird von lehrern geschrieben)

Vielleicht weniger runzeln wann man FM durch Phasen Modulation ersetzt?
Edit: Hmmm zu langsam, wurde schon ausführlich diskutiert und ich hatte das Fenster noch offen.

 

[einseinsnull]

Als Didaktiker neigt man dazu, Dinge vereinfachen zu wollen, um sie möglichst einfach erklär- und erfahrbar zu machen.

als dialektiker bin ich ein großer freund davon begriffe in abgrenzung zu anderen zu vergegenständlichen, und substraktive vs additive synthese ist ein gutes beispiel dafür wo das durchaus sinn macht.

das bedeutet aber nicht, dass es nur diese zwei dinge auf der welt gibt.

Ich habe eine Idee: Ich nenne es in Zukunft "Hinwegnehmen-Synthese" und "Dazutun-Synthese" - klingt für meine Ohren jedenfalls besser als "East-Coast" und "West-Coast" ...

definitiv!

 

[einseinsnull]

Auf welchen beziehst Du Dich?

der wikipedia artikel über pd synthese, den du verlinkt hast, und in dem meiner meinung nach etwas ganz anderes steht wie in dieser anderen quelle behauptet wurde:



alles , was im wikipedia artikel steht halte ich für zutreffend, aber das steht dort definitiv nicht.

dort steht unter anderem, dass PD synthese spektren erzeugt, die denen von substraktiver synthese ähnlicher sind als die von yamahas phase modulation und das das einzige, was die verfahren miteinander gemeinsam haben sei, dass halt irgendwas mit der phase gemacht wird.

was auf ungefähr jedes dritte verfahren für signalverarbeitung zutrifft, allerdings keineswegs immer für FM.

ich hab immer den eindruck ihr lest die quellen überhaupt nicht derer ihr euch bedient.

 

[DanReed]

Es lohnt sich, genau zu lesen, denn Du schreibst, der Begriff "additive Synthese" werde heutzutage auf die Fouriersynthese verengt: Genau das aber ist nachweislich falsch, wie ein Blick in die gängige Literatur zeigt.

Serge hat sehr schön belegt, dass der Begriff "additive Synthese" tatsächlich immer ein feststehender Begriff war, der in direkter Beziehung zu Fourier steht. Kein Fachmann versteht etwas anderes darunter. Letztlich kann man auch der Wikipedia nichts anderes dazu entnehmen:

Additive Synthese – Wikipedia

de.wikipedia.org

Aber ich kann @Horn in seinem Wunsch nach einer klaren und einfach zu verstehenden Klassifizierung der Syntheseverfahren absolut verstehen.

Aber bereits "subtraktive Synthese" ist sehr problematisch, da nicht nur Low- oder High-pass Filter verwendet werden, sondern auch z.B. Resonanzfilter, die nun wirklich nichts entfernen, sondern lediglich vorhandenes verstärken. Mir persönlich gefällt hier der Begriff der "Quelle-Filter-Synthese" besser, verbreitet ist aber lediglich der Begriff des "Quelle-Filter-Modells".

Es wird sehr schwierig, Verfahren wie die Karplus-Strong-Synthese oder die Granularsynthese einzuordnen. Ich fand folgenden Link sehr aufschlussreich:

The Digital Waveguide Oscillator | Physical Audio Signal Processing

www.dsprelated.com

Vielleicht muss man an dieser Stelle akzeptieren, dass eine rein dichotome Klassifizierung der Realität nicht gerecht wird. Dann hat man eine Chance, ein besser passendes Klassifizierungssystem zu entwickeln.

 

[Summa]

Aber bereits "subtraktive Synthese" ist sehr problematisch, da nicht nur Low- oder High-pass Filter verwendet werden, sondern auch z.B. Resonanzfilter, die nun wirklich nichts entfernen, sondern lediglich vorhandenes verstärken. Mir persönlich gefällt hier der Begriff der "Quelle-Filter-Synthese" besser, verbreitet ist aber lediglich der Begriff des "Quelle-Filter-Modells".

Nicht nur verstärken, die meisten erzeugen sogar harmonische und oft sogar nicht -harmonische Obertöne.

 

[DanReed]

Ich bin mir sicher, dass viele scheinbare Wavetable-Oscillatoren heutzutage in Wirklichkeit verkappte additive/spektrale/harmonische Oszillatoren sind.

Das kann ich genau so bestätigen.

Was ich meine ist, dass diese Softsynths [...] offenbar eine FFT jedes Wavetable-Frames berechnen (einmal beim Einlesen der Wavetable) und davon ausgehend dann eine additive/spektrale/harmonische Synthese durchführen.
Sie lassen das den Benutzer nur nicht sehen.

Genau so ist es. (Ist auch glaube ich kein Geheimnis mehr. Man kann es bei manchen Wavetable-VSTs ohnehin erahnen, wenn sie während des Importierens neuer Wavetables eine deutliche Gedenksekunde einlegen müssen, in der massenweise FFTs gerechnet werden.)

 

[einseinsnull]

Es wird sehr schwierig, Verfahren wie die Karplus-Strong-Synthese oder die Granularsynthese einzuordnen.

diese beiden beispiele schwirrten mir auch schon im kopf herum.

so wird bei K/S mäßigen resonatoren z.b. ein frequenzfilter eingesetzt - aber um was ganz anderes damit zu erreichen.

oder waveguide... da ist absolut nichts daran irgendwie additiv oder substraktiv, auch nicht nach unseren erweiterten fantasiekategorien.


überhaupt sollte es ja im synthesizer-leben auch mehr darum gehen etwas völlig neues zu basteln und nicht zum hundersten male mit hinz und kunz über deren vermeintliches spezialwissen über die grundrechenarten nach richtigkeit zu sortieren.

 

[Cosmo Profit]

Der Witz ist eigentlich, dass diese Vorstellung als 2 gewissermaßen genau gegensätzliche Verfahren so gar nicht hinhaut.
Wenn man das so teilen will, würde ich tatsächlich bei East Coast und West Coast bleiben, und die grundlegende gegenteiligkeit erläutern und in einem weiteren Schritt dann klären, mit welchen Verfahren man da zum Ziel kommen kann.
Und wenn man subtraktive Synthese als Gegenteil der additiven Synthese betrachten will, dann würde ich dem höchstens dann zustimmen,
wenn man den enger gefassten Begriff von additiver Synthese verwendet.

FM Synthese z.B. ist oft nur ein Teilschritt, ebenso kann man wave shaping auch noch nach der Filterung betreiben usw.,
OSC Sync ist auch Teil subtraktiver Synthese und müsste doch aber nach der weiten Fassung auch additive Synthese sein, diese Logik geht also mit dem weiter gefassten Begriff gar nicht auf, allein schon weil die Synthesearten dann jeweils Teilprozesse der anderen Syntheseart sein können, das stelle ich mir didaktisch eher verwirrend vor.

Bei der tatsächlichen additiven Synthese könnte ich da noch mitgehen, weil man da durch das reine Addieren den fertigen Klang bekommt.

Also wie gesagt, didaktisch finde ich das nicht verkehrt, erstmal die 2 Grundstrategien
komplex -> Reduktion -> weniger komplex vs. weniger komplex -> Addition > komplex
gegenüberzustellen. Den Begriff additive Synthese würde ich an dieser Stelle aber nicht benutzen.

 

[Horn]

Aber auch additive Synthesizer wie die Kawaiis hatten am Ende noch ein Tiefpass-Filter, oder nicht? Also war das ja auch immer eine Mischform.

Man müsste also weniger über Kategorien von Synthese-Arten (oder Instrumenten) als über die grundsätzlichen Methoden der Synthese reden. Obertonarme Schwingungsformen "anreichern", obertonreiche Schwingungsformen "ausdünnen".

 

[Scenturio]

Aber auch additive Synthesizer wie die Kawaiis hatten am Ende noch ein Tiefpass-Filter, oder nicht? Also war das ja auch immer eine Mischform.

Ja, was „reineres“ fiel mir leider nicht ein.

Obertonarme Schwingungsformen "anreichern", obertonreiche Schwingungsformen "ausdünnen"

Und dann gibts da noch so Klopper wie Frequency-Shifter …

FM, Waveshaper und Ringmod kann man natürlich auch auf obertonreiche Schwingungsformen anwenden.

Aber grundsätzlich würde ich zustimmen. Stufe 1 sollte dennoch meistens der Oszillator sein, egal ob Sinus, Sawtooth, Wavetable oder Sample. Danach nimmt man dann entweder was weg (mit einem oder mehreren Filtern), fügt was hinzu (Crossmod, Waveshaper, Verzerrerstufe oder Rsonanzfilter) oder verändert die Schwingung sonstwie (z.B. Freq. Shifter, Granularzeugs). Und dann kann man schon sowas eie modulierte Delays (Chorus, Flanger) besprechen …

 

[Horn]

Und da n gibts da noch so Klopper wie Frequency- Shifter …

Oh ja ... da gibt es von mir sogar ein Video zu ... ...

 

[uehghdhg64zg]

Manchmal sind eben Begriffe, mal aus dem Grund, mal aus dem Grund, konsentiert richtig, die bei genauerem Hinsehen mindestens unscharf sind und manchmal auch wirken, als wär man Löwe Clarence mit drei Bier drin.

Arzt: "Der Patient ist stark dehydriert!"
Wissenschaftler: "Wer hat dem denn den ganzen Wasserstoff abgemacht?"

Im Zweifelsfall muss man da wohl linguistisch recherchieren. In den Topf gucken, wie oft ists drin und was meints üblicherweise.
Und dann gerne mal die Zähne zusammenbeißen. Wie bei dehydr(atis)ierten Patienten.


Wie didaktisch wertvoll die Aufarbeitung der Synthese hier und im Ursprungsthread ist, sein wird, keine Ahnung. Öööh...ja, egal.

 

[Summa]

Ja, was „reineres“ fiel mir leider nicht ein.

Ein Teil davon könnte tatsächlich als komplett eigenständiger additiver Synthesizer funktionieren, selbst die Formant Filter funktionieren auf additiver Basis, der K5000 nennt sich aber nicht umsonst Advanced Additive Synthesizer. Der Rompler + Multi Mode Filter und AM/Ringmod füllen div. Lücken der Synthese Engine, ein bisschen wie beim SY99/TG77 FM + Rompler/Rampler etc.. Die Virsyn Cube 1.x war ein reiner additiver (Software) Synthesizer, ab Version 2 kam Resynthese dazu.
Menschen haben nunmal die Angewohnheit Dingen einen Namen zu geben, von daher ist additive Synthese eher sowas wie 'ne Überschrift.

 

[Makabäer]

wenn das ähnlich sein soll, dann ist alles irgendwie ähnlich zueinander. so würde ich das dann auch bejahen.

Phase Distorsion ist (@Summa kann das besser erklären) eine abgespeckte FM.